|
Древняя Обезьяна
|
Статья из старого За Рулём (выделение мое).
....Что ж, пора, видимо, вернуться к этой теме, не раз освещавшейся в журнале, - поговорить и о детонации, и о других явлениях, наблюдаемых при сгорании топлива. Сделать это мы попросили специалиста, которого большинство наших читателей хорошо знает по его выступлениям в "За рулем" - Эдуарда Викторовича КОНОПА.
Вспомним для начала школьную скамью и то, как преподаватель красочно объяснял работу двигателя внутреннего сгорания: "...Сжатую в цилиндре смесь воздуха и паров бензина воспламеняет искра - и происходит взрыв".
Понятно, яркий образ лучше запоминается. И кто-то, наверное, получал пятерки, отвечая так же. Но реальная картина, к счастью, сильно отличается от нарисованной, не то худо бы нам пришлось.
Дело в следующем. При нормальной работе происходит организованное, плавкое сгорание каждого заряда рабочей смеси, поступающего в цилиндр в такте впуска, а не пресловутый "взрыв". Искра между электродами свечи создает очаг горения, от которого с определенной скоростью распространяется фронт пламени. Эта скорость по разным оценкам в двигателях разного типа может составлять 40-50 м/с, правда, иногда указывают чуть меньшую или большую величину. Существенно то, что это - далеко не взрыв. Исследования скорости протекания взрывных процессов (например, при детонации) дают величины, измеряемые километрами в секунду, то есть сопоставимые с космическими.
Именно с учетом "медлительности" нормального процесса сгорания для достижения требуемых характеристик мотора приходится воспламенять рабочую смесь раньше, чем поршень полностью ее сожмет в камере сгорания, подойдя к верхней мертвой точке. Это - всем знакомое опережение зажигания. Для каждого двигателя свое, но обязательное.
Итак, сгорание в цилиндре начинается до прихода поршня в ВМТ, а продолжается и затем завершается уже в конце рабочего хода. Когда же сгорание по каким-то причинам замедляется против нормы - времени рабочего хода не хватает и догорание происходит даже в выпускной системе. Тогда водитель слышит выстрелы в глушителе. Замедленно горит, например, смесь слишком богатого или бедного состава; примерно то же получается, когда используется бензин с неоправданно высоким октановым числом, не соответствующим степени сжатия. Любой опытный шофер знает, например, что эксплуатация "Волги" ГАЗ-21 на бензине АИ-93 чревата обгоранием выпускных клапанов. В отличие от нормального процесса детонация - это взрывообразное сгорание рабочей смеси, возникающее при некоторых неблагоприятных условиях или их сочетании. Если не заниматься излишне тонкими оценками, можно сказать, что это процесс в основном для двигателей вредный, разрушительный. Сильная и продолжительная детонация, не замеченная водителем, может вывести мотор из строя.
Детонация разрушает двигатель двумя путями - механическим и тепловым. При ее появлении давление и температура в очаге резко, скачком нарастают до высоких, нерасчетных значений, перегружая детали. Прежде всего страдают поршни, кольца, перемычки между канавками, но и остальным деталяй двигателя крепко достается, так как нагрузки на них имеют ударный характер. Вообразите себе, что вы бьете по краю поршня молотком, нанося сотни, тысячи ударов! Одновременно детали испытывают воздействие сильных вибраций (тогда разрушение поршня или, например, кольца имеет явно усталостный характер). Нередко перемычка между канавками разламывается на несколько примерно равных кусков, что говорит о предварительно развившихся трещинах, начинавшихся одновременно из нескольких очагов разрушения.
Для детонации характерны резкие "металлические" стуки, похожие на стук пальца при увеличенном зазоре во втулке шатуна, но никакого отношения к состоянию этих деталей не имеющие. Детонировать способен и совершенно новый, с малыми зазорами, и старый двигатель. Стуки же порождаются, в сущности, не механическими причинами. Поскольку скорость детонационного процесса превышает скорость звука, в сжатом заряде смеси процесс сопровождается ударными волнами, слышимыми даже сквозь металлические стенки.
Нагрузки, превышающие расчетные, приводят к тому, что рвется масляная пленка между трущимися деталями. Вслед за этим начинаются задиры, вырывы материала, резко ускоряется просто износ деталей. Словом, не грех повторить: детонация - режим нерасчетный. Даже самый прочный двигатель долго противостоять ей не способен, а потому задача водителя - избегать её.
Теперь - о тепловых нагрузках от детонации. В ее очаге продукты реакции приобретают высокую, несвойственную нормальному процессу сгорания температуру, и лишь при слабой дето-нации, когда эпизодически слышны отдельные удары, отвод тепла от деталей еще обеспечивается. Но, если мотор детонирует сильно, продолжительно, ес-ли слышны сплошные "очереди" сту-ков, система охлаждения с этой задачей не справляется. Перегретые детали, в свою очередь, способствуют детонации. И возникает что-то похожее на цепную реакцию. В этой ситуации выход один: сделать все возможное, чтобы исключить опасность. Изменить скорость, перейти на пониженную передачу, а может быть и остановиться на несколько минут.
Известно, что в поршневом двигателе едва ли не трудней всего отвести избыток тепла от самого поршня, даже при нормальной работе. А при детонации так называемый прогар порш-ня - дело почти житейское, с этим сталкиваются многие, к сожалению!
Если в днище, чаще всего ближе к краю, обнаруживается свищ с оплавленными краями, значит, здесь поработала такая температура, что охлаждения поршню недоставало. То, что такой свищ чаще располагается с краю днища, а то и в зоне колец, не случайно. В реальной жизни мы обычно ,имеем дело с детонацией не по всему объему камеры сгорания, а в местах, наиболее удаленных от электродов свечи.
Обычно начальная фаза сгорания возле свечи протекает спокойно, однако образующиеся при этом газы с высокой температурой и давлением стремятся расшириться, соответственно дополнительно поджимая уже сжатую, но еще не вступившую в горение часть заряда. Если физико-химические показатели ее достигнут при этом неких критических величин, может начаться детонация - удаленная от свечи часть заряда смеси уже не горит, а именно взрывается.
По этой причине прокладка между цилиндром и его головкой чаще страдает в месте, удаленном от свечи; этим же объясняются и многие повреждения клапанов (особенно выпускного) в четырехтактных двигателях. Нередко неприятности преследуют небрежного хозяина, например, установившего прокладку так, что она выступает внутрь камеры и, естественно, еще больше перегревается, или, не отрегулировавшего механизм газораспределения, из-за чего ' клапан не садится плотно в седло и опять-таки перегревается. Тут и без детонации положение не из лучших.
Заметим еще следующее. Если дело дошло до прогара поршня, значит, водитель не заметил тяжелого случая детонации и остается лишь пожалеть его. Особенно это касается мотоциклистов; они буквально сидят на моторе, и странно, что кое-кто, увлекшись, не слышит тут воплей двигателя о помощи. Впрочем, и в салоне наших автомобилей детонация двигателя обычно слышна - только умей слышать. Ведь всем нам приходится ездить на далеко не лучшем по качеству топливе с наших АЗС, ежедневно и ежечасно сталкиваясь с проявлением детонации. Тем более надо уметь узнавать ее в лицо! Ее нужно уметь слышать еще и потому, что непродолжительная детонация не только допустима, но и является своеобразным инструментом для уточнения регулировки двигателя.
Одним из показателей правильной регулировки зажигания является кратковременная детонация в самом начале разгона машины. Что значит "кратковременная"? Из собственного опыта скажем: это всего несколько легких ударов, менее секунды. Хороший двигатель быстро наращивает обороты - и детонация обязана прекратиться. Если же обороты растут, а стуки все еще продолжаются - значит опережение зажигания великовато. Напротив, если стуков нет вовсе, радоваться не надо - это говорит о недостаточном опережении и, значит, мощность, экономичность двигателя не выбраны до конца.
Но вот другая типичная ситуация, в которой новичок порой старательно ломает машину. Скажем, начинается подъем, перед которым разогнать ее почему-либо не было возможности, и наш водитель пытается упрямо взять его на четвертой передаче, хотя на спидометре всего 60 км/ч. Зачем? - спросите. Оказывается, еще живучи представления, будто езда на высшей передаче всегда экономит топливо.
Прибавив газ, водитель тут же слышит резкие стуки, но скорость не увеличивается, ведь для выбранной передачи подъем явно тяжел. А детонация резко снижает и без того недостаточную тут мощность. Как же быть? Казалось бы ясно: надо немедленно перейти на пониженную передачу. Но ясно, к сожалению, не всем. Вот и доставляет редакции почта непрекращающиеся жалобы на короткий век двигателя той или иной машины.
Детонационному горению способствует ряд факторов. Оценивая возможность его возникновения, обычно на первое место ставят степень сжатия двигателя и детонационную стойкость топлива. Чем выше степень сжатия - тем более вероятна при прочих равных условиях детонация и тем выше требования .к детонационной стойкости топлива.
Последняя характеризуется так называемым октановым числом, - чем оно выше, тем выше стойкость топлива к детонации. Но однозначной зависимости октанового числа от степени сжатия нет. Здесь большую роль играют и конструктивные факторы, влияющие на детонацию, - форма камеры сгорания, рабочий объем одного цилиндра, материал (его теплопроводность), число оборотов и т. д. Поэтому не следует удивляться тому, что иной раз для двух двигателей с близкими степенями сжатия заводы-изготовители рекомендуют применение бензинов с разным октановым числом. Мнение же некоторых горе-мотолюбителей, будто бензин АИ-93 "вообще мощнее" того же А-76, просто наивно. В отношении теплотворной способности различий мало, но один двигатель прекрасно работает на А-76, а другому нужен АИ-93. И возможно, правы те, кто предлагает во избежание всевозможных махинаций вокруг бензина ввести единую цену на все его сорта.
|
Показать все
Кстати, сам на каком бензине ездишь?
финном без переводчика столкуются.
